Meldung

Forschungsförderung
15.03.2018

ERC Starting Grant für Stoffwechselforschung an Gehirnzellen

Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert in den kommenden fünf Jahren das Projekt „AstroNeuroCrosstalk“ am Helmholtz Zentrum München mit einem ERC Starting Grant im Wert von 1,5 Millionen Euro*. In diesem Rahmen wollen Dr. Cristina García-Cáceres und ihr Team untersuchen, wie so genannte Astrozyten im Gehirn mit Neuronen zusammenarbeiten, um die Stoffwechselantwort auf Hormone und Nahrung zu kontrollieren.

Dr. Cristina García-Cáceres. Quelle: Helmholtz Zentrum München

Trotz erheblicher Anstrengungen zur Vorbeugung und Behandlung hat die Häufigkeit von Adipositas und Typ-2-Diabetes in den letzten Jahrzehnten weltweit stark zugenommen. „Angesichts der Notwendigkeit, sichere und wirksame Medikamente gegen Fettleibigkeit zu entwickeln, muss die wissenschaftliche Gemeinschaft ihre Anstrengungen verstärken, die Mechanismen zu entschlüsseln, die bei der Entstehung von Fettleibigkeit eine Rolle spielen“, beschreibt Dr. Cristina García-Cáceres ihre Motivation. Sie leitet die Einheit „Astrozytenbiologie“ am Institut für Diabetes und Adipositas des Helmholtz Zentrums München.

Obwohl Astrozyten die häufigsten Zellen im Gehirn sind, wurden sie bisher im Vergleich zu Neuronen als weniger wichtig für die Stoffwechselkontrolle erachtet. Allerdings bilden die Fortsätze dieser auch Stern- oder Spinnenzellen genannten Astrozyten Grenzmembranen zwischen der Gehirnoberfläche und den Blutgefäßen aus. Diese Stelle scheint besonders geeignet, den Zugang von Stoffwechselsignalen aus dem Blut ins Gehirn zu überwachen.

Entsprechend konzentriert sich die Arbeit von García-Cáceres darauf, die Rolle dieser Zellen bei der Stoffwechselkontrolle durch das zentrale Nervensystem (ZNS) zu erschließen. Im renommierten Fachmagazin ‚Cell‘ konnte sie mit Kolleginnen und Kollegen bereits zeigen, dass die bisher lediglich als Stützzellen beschriebenen Astrozyten auf das Stoffwechselhormon Insulin reagieren und den Zuckertransport ins Gehirn steuern. Zudem hatten die Neurobiologin und ihr Team in weiteren Publikationen nachgewiesen, dass eine fett- und zuckerreiche Ernährung zu Veränderungen der Zellarchitektur des Hypothalamus führt. Dazu gehören auch physische Veränderungen im Zusammenspiel von Astrozyten, Neuronen und Blutgefäßen. Zudem kam es in der Folge zu einer sogenannten Astrogliose**, bevor das Körpergewicht zunahm oder Entzündungsreaktionen stattfanden. Das legt nahe, dass Astrozyten eine Rolle bei der Entstehung von krankhaftem Übergewicht spielen.

„Bisher wurde die Rolle der Astrozyten beim Thema Energiestoffwechsel ignoriert. Allerdings konnten wir nun zeigen, dass sie in der Lage sind, auf Nahrung und Hormone zu reagieren und gemeinsam mit den Neuronen den Stoffwechsel zu kontrollieren“, so García-Cáceres. „Jetzt möchten wir diese nicht-neuronalen Zellen mit Hilfe neuer Technologien untersuchen, um ein Verständnis zu entwickeln, wie sie mit dem ZNS zusammenarbeiten, um Körpergewicht und Energiehaushalt zu steuern – bei Gesunden, aber auch im Krankheitsfall.“

Diesem Ansatz wird die Neurobiologin nun auch im Rahmen des geförderten Projekts „AstroNeuroCrosstalk“ nachgehen, das der ERC in den kommenden fünf Jahren mit 1,5 Millionen Euro unterstützt. Konkret möchte sie aufklären, ob und wie Astrozyten mit Neuronen kommunizieren, um Körpergewicht, Nahrungsaufnahme und Energieverbrauch zu kontrollieren. Zudem interessiert sie, ob diese Kommunikation durch den Konsum kalorienreicher Nahrung gestört werden kann und ob das wiederum zu Übergewicht und Typ-2-Diabetes führen könnte. 

Die Ergebnisse, so hofft García-Cáceres, könnten langfristig zu neuen Behandlungsstrategien führen: „Unsere Studien zielen darauf ab, die molekularen Grundlagen der Astrozyten-Neuronen-Kommunikation im Stoffwechsel-Kontext aufzudecken, um neue therapeutische Strategien zur Bekämpfung von Diabetes und Fettleibigkeit zu entwickeln.“

Weitere Informationen

* Der Europäische Forschungsrat fördert mit ERC Starting Grants unabhängige Nachwuchsforscher jeder Nationalität mit zwei bis sieben Jahren Erfahrung nach Abschluss der Promotion (oder eines gleichwertigen akademischen Grads) und einer vielversprechenden wissenschaftlichen Erfolgsbilanz. Sie müssen einen exzellenten Forschungsvorschlag einreichen und das Projekt in einer öffentlichen oder privaten Forschungsorganisation mit Sitz in einem EU-Mitgliedstaat oder einem assoziierten Staat durchführen. Dafür erhalten sie bis zu 1,5 Millionen Euro innerhalb von fünf Jahren.

** Astrogliose ist ein reaktiver Prozess, der zu zellulären, molekularen und funktionellen Veränderungen in Astrozyten führt, einschließlich einer Hypertrophie, die mit einem Anstieg von astrozytischen Proteinen wie GFAP und Vimentin assoziiert ist. Astrogliose ist ein Marker für neuropathologische Veränderung. Sie tritt bei Gehirnverletzungen und vielen Hirnerkrankungen mit Nervenzelluntergang auf.

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. Das Helmholtz-Zentrum München ist Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung e.V..

Das Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) erforscht die Erkrankungsmechanismen des Metabolischen Syndroms mit systembiologischen und translationalen Ansätzen. Mittels zellulärer Systeme, genetisch modifizierter Mausmodelle und klinischer Interventionsstudien sollen neue Signalwege und Zielstrukturen entdeckt werden. Ziel ist die interdisziplinäre Entwicklung innovativer Therapieansätze zur personalisierten Prävention und Behandlung von Adipositas, Diabetes und deren Begleiterkrankungen. Das IDO ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC).